(57)【要約】【課題】処理容器内壁の腐食の問題が生じ難い処理装置を提供すること。また、耐プラズマ性および耐腐食ガス性に優れた、処理装置に用いられる耐食性部材およびその製造方法を提供すること。【解決手段】被処理基板であるウエハＷを収容するチャンバー１１と、チャンバーの１１上方に設けられたベルジャー１２と、ベルジャー１２内に誘導電磁界を形成するためのアンテナ部材としてのコイル６５と、コイル６５に高周波電力を印加する高周波電源６６と、処理ガスを供給するガス供給機構４０とを具備し、ベルジャー１２内に形成された誘導電磁界によりプラズマを形成してウエハＷを処理する処理装置において、ベルジャー１２は、基材と、その内壁に溶射により形成された膜厚５０μｍ以上で絶縁破壊耐圧が４ｋＶ以上の周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内の被処理基板にプラズマ処理を施す処理機構と
を具備する処理装置であって、
前記処理容器は、基材と、その内壁に溶射により形成された膜厚５０μｍ以上で絶縁破壊耐圧が４ｋＶ以上の周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜とを具備することを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、Ｙ２Ｏ３から実質的になることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、周期律表第３ａ族元素化合物とＡｌ２Ｏ３とから実質的になることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項４】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、Ｙ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とから実質的になることを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
【請求項５】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜におけるＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比が０．５以上であることを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
【請求項６】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、イットリウム・アルミニウム・ガーネットを含むことを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
【請求項７】
前記基材は、セラミックス、金属、合金、硬質プラスチックのいずれかから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項８】
前記プラズマ処理を施す処理機構は、誘導結合型であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項９】
前記プラズマ処理を施す処理機構は、平行平板型であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１０】
被処理基板にＣＶＤ処理を施すことを特徴とする請求項８に記載の処理装置。
【請求項１１】
被処理基板にエッチング処理を施すことを特徴とする請求項９に記載の処理装置。
【請求項１２】
被処理基板を収容するチャンバーと、
チャンバーの上方に設けられたベルジャーと、
ベルジャー内に誘導電磁界を形成するためのアンテナ手段と、
前記アンテナ手段に高周波電力を印加する高周波印加手段と、
処理ガスを供給するガス供給手段と
を具備し、ベルジャー内に形成された誘導電磁界によりプラズマを形成して処理を行う処理装置であって、
前記ベルジャーは、基材と、その内壁に溶射により形成された膜厚５０μｍ以上で絶縁破壊耐圧が４ｋＶ以上の周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜とを具備することを特徴とする処理装置。
【請求項１３】
プラズマにより被処理基板にＣＶＤ処理することを特徴とする請求項１２に記載の処理装置。
【請求項１４】
前記基材はＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２のいずれかから構成されていることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の処理装置。
【請求項１５】
被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられた上部電極と、
前記チャンバー内に前記上部電極と対向して設けられ、被処理基板を載置する下部電極と、
前記上部電極および下部電極の間に高周波電界を形成するための高周波電源と、
前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給手段と
前記チャンバー内を排気する排気手段と
を具備し、前記高周波電界によりプラズマを形成して処理を行う処理装置であって、
前記チャンバーの内壁およびチャンバー内に配置された部材の少なくとも一部が溶射により形成された膜厚５０μｍ以上で絶縁破壊耐圧が４ｋＶ以上の周期律表第３ａ族元素化合物を含む溶射膜でコーティングされていることを特徴とする処理装置。
【請求項１６】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、Ｙ２Ｏ３から実質的になることを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１７】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、周期律表第３ａ族元素化合物とＡｌ２Ｏ３とから実質的になることを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１８】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、Ｙ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とから実質的になることを特徴とする請求項１７に記載の処理装置。
【請求項１９】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜におけるＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比が０．５以上であることを特徴とする請求項１８に記載の処理装置。
【請求項２０】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、イットリウム・アルミニウム・ガーネットを含むことを特徴とする請求項１８に記載の処理装置。
【請求項２１】
前記チャンバーおよび前記チャンバー内に配置された部材の基材は、セラミックス、金属、合金、硬質プラスチックのいずれかから構成されていることを特徴とする請求項１５から請求項２０のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２２】
少なくともその一部が前記溶射膜でコーティングされている前記チャンバー内に配置された部材として、着脱自在なデポシールドが設けられていることを特徴とする請求項１５から請求項２１のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２３】
少なくともその一部が前記溶射膜でコーティングされている前記チャンバー内に配置された部材として、前記下部電極の周縁部にフォーカスリングが設けられていることを特徴とする請求項１５から請求項２２のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２４】
少なくともその一部が前記溶射膜でコーティングされている前記チャンバー内に配置された部材として、前記上部電極の周縁部にシールドリングが設けられていることを特徴とする請求項１５から請求項２３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２５】
少なくともその一部が前記溶射膜でコーティングされている前記チャンバー内に配置された部材が、上記上部電極および／または下部電極であることを特徴とする請求項１５から請求項２４のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２６】
被処理基板をプラズマ処理する処理装置に用いられる耐食性部材であって、基材と、その上に溶射により形成された膜厚５０μｍ以上で絶縁破壊耐圧が４ｋＶ以上の周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜とを具備することを特徴とする耐食性部材。
【請求項２７】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、Ｙ２Ｏ３から実質的になることを特徴とする請求項２６に記載の耐食性部材。
【請求項２８】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、周期律表第３ａ族元素化合物とＡｌ２Ｏ３とから実質的になることを特徴とする請求項２６に記載の耐食性部材。
【請求項２９】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、Ｙ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とから実質的になることを特徴とする請求項２８に記載の耐食性部材。
【請求項３０】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜におけるＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比が０．５以上であることを特徴とする請求項２９に記載の耐食性部材。
【請求項３１】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、イットリウム・アルミニウム・ガーネットを含むことを特徴とする請求項２９に記載の耐食性部材。
【請求項３２】
基材は、セラミックス、金属、合金、硬質プラスチックのいずれかから構成されていることを特徴とする請求項２６から請求項３１のいずれか１項に記載の耐食性部材。
【請求項３３】
被処理基板をプラズマ処理する処理装置に用いられる耐食性部材の製造方法であって、
基材を準備し、その上に膜厚５０μｍ以上で絶縁破壊耐圧が４ｋＶ以上の周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜を溶射により形成することを特徴とする耐食性部材の製造方法。
【請求項３４】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、Ｙ２Ｏ３から実質的になることを特徴とする請求項３３に記載の耐食性部材の製造方法。
【請求項３５】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、周期律表第３ａ族元素化合物とＡｌ２Ｏ３とから実質的になることを特徴とする請求項３３に記載の耐食性部材の製造方法。
【請求項３６】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、Ｙ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とから実質的になることを特徴とする請求項３５に記載の耐食性部材の製造方法。
【請求項３７】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜におけるＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比が０．５以上であることを特徴とする請求項３６に記載の耐食性部材の製造方法。
【請求項３８】
前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、イットリウム・アルミニウム・ガーネットを含むことを特徴とする請求項３６に記載の耐食性部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置およびそれに用いられる耐食性部材および耐食性部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造においては、最近の高密度化および高集積化の要請に対応して、回路構成を多層配線構造にする傾向にあり、このため、下層の半導体デバイスと上層の配線層との接続部であるコンタクトホールや、上下の配線層同士の接続部であるビアホールなどの層間の電気的接続のための埋め込み技術が重要になっている。
【０００３】
このようなコンタクトホールやビアホールの埋め込みには、一般的にＡｌ（アルミニウム）やＷ（タングステン）、あるいはこれらを主体とする合金が用いられる。この中でＡｌまたはＡｌ合金を用いた場合にはこのような金属や合金が下層のＳｉ（シリコン）基板やＡｌ配線と直接接触すると、これらの境界部分においてＡｌの吸い上げ効果等に起因して両金属の合金が形成されるおそれがある。このようにして形成される合金は抵抗値が大きく、このような合金が形成されることは近時デバイスに要求されている省電力化および高速動作の観点から好ましくない。また、ＷまたはＷ合金をコンタクトホールの埋め込み層として用いる場合には、埋め込み層の形成に用いるＷＦ６ガスがＳｉ基板に侵入して電気的特性等を劣化させる傾向となり、やはり好ましくない結果をもたらす。
【０００４】
そこで、これらの不都合を防止するために、コンタクトホールやビアホールに埋め込み層を形成する前に、これらの内壁にバリア層を形成し、その上から埋め込み層を形成することが行われており、このようなバリア層としてＴｉＮ膜が用いられている。
【０００５】
一方、高集積化にともない、キャパシタゲート材としては、スケールを変えることなく高いキャパシタンスを得るために、Ｔａ２Ｏ５等の高誘電率材を用いるようになってきている。しかし、このような高誘電率材は従来キャパシタゲート材として用いていたＳｉＯ２に比べ安定でないために、従来よりその上部電極として用いられているｐｏｌｙ−Ｓｉを用いた場合には、キャパシタ作成後の熱履歴により酸化されてしまい、安定したデバイス素子の形成が不可能となってしまう。このため、より酸化されにくいＴｉＮ膜が上部電極として必要とされている。
【０００６】
従来、このようなＴｉＮ膜は物理的蒸着（ＰＶＤ）を用いて成膜されていたが、最近のようにデバイスの微細化および高集積化が特に要求され、デザインルールが特に厳しくなっており、埋め込み性の悪いＰＶＤでは十分な特性を得ることが困難となっている。そこで、ＴｉＮ膜をより良質の膜を形成することが期待できる化学的蒸着（ＣＶＤ）で成膜することが行われている。具体的には、反応ガスとしてＴｉＣｌ４とＮＨ３（アンモニア）またはＭＭＨ（モノメチルヒドラジン）を用い熱ＣＶＤにより成膜されている。
【０００７】
ところで、このように熱ＣＶＤによってＴｉＮ膜を成膜する場合には、膜中にＣｌ（塩素）が残留しやすい。Ｃｌが残留すると成膜される膜は比抵抗値が高くなり、キャパシタ上部電極に適用した場合に十分な特性が得られない。また、柱状結晶であるＴｉＮ膜は粒界拡散が生じやすいため、バリア性が低くなってしまう。特に、このバリア性の低さはＴｉＮ膜をＣｕ配線のバリア層として用いる場合やキャパシタ上部電極のＴａ２Ｏ５配線の酸素拡散バリアの場合に問題となる。つまり、残留塩素によるＣｕ配線腐食や酸素の拡散によるＴａ２Ｏ５の容量低下が問題となる。
【０００８】
膜中のＣｌは、成膜温度を高温にすることにより除去することは可能ではあるが、高温プロセスはＣｕ，Ａｌ等の配線材料の腐食等の問題があり好ましくない。
【０００９】
一方、プラズマＣＶＤの一手法として、処理容器の一部として用いられるベルジャーの周囲にコイル等のアンテナ部材を設け、これに高周波電力を印加し、誘導電磁界を形成してプラズマを形成するＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）−ＣＶＤがあり、このようなＩＣＰ−ＣＶＤによってＴｉＮ膜を成膜する場合には、成膜されたＴｉＮ膜は低抵抗および低Ｃｌであり、低温成膜でもＣｌ残留量は少ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このようなＩＣＰ−ＣＶＤ装置によりＴｉＮ膜を成膜する場合には、石英やアルミナ製のベルジャーが用いられているが、処理容器の一部として用いられるベルジャー内壁に処理ガスに起因する付着物がつきやすいという問題点がある。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、処理容器内壁の腐食の問題が生じ難い処理装置を提供することを目的とする。また、耐プラズマ性および耐腐食ガス性に優れた、処理装置に用いられる耐食性部材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内の被処理基板にプラズマ処理を施す処理機構と
を具備する処理装置であって、
前記処理容器は、基材と、その内壁に溶射により形成された膜厚５０μｍ以上で絶縁破壊耐圧が４ｋＶ以上の周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜とを具備することを特徴とする処理装置が提供される。
【００１３】
このように上記本発明の第１の観点においては、耐食性の高い周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜を溶射により形成するので、処理容器の腐食の問題が生じ難い処理装置が実現される。処理機構がプラズマ処理、腐食性ガスによる処理を行うものである場合に、処理容器内壁の腐食が特に問題となるが、処理容器の内壁を前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜で構成することにより、このような場合であっても高い耐食性が実現される。また、前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は耐熱性も高く、処理機構が加熱処理を行う場合にも有効である。
【００１４】
上記第１の観点の処理装置において、前記処理機構として、被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理機構を用いることができ、その場合に、前記プラズマ処理機構は、誘導結合型とすることができる。また、前記プラズマ処理機構は、平行平板型とすることもできる。誘導結合型の場合に、被処理基板にＣＶＤ処理を施すものであることが好ましい。また、平行平板型の場合に、エッチング処理を施すものであることが好ましい。
【００１５】
本発明の第２の観点によれば、被処理基板を収容するチャンバーと、
チャンバーの上方に設けられたベルジャーと、
ベルジャー内に誘導電磁界を形成するためのアンテナ手段と、
前記アンテナ手段に高周波電力を印加する高周波印加手段と、
処理ガスを供給するガス供給手段と
を具備し、ベルジャー内に形成された誘導電磁界によりプラズマを形成して処理を行う処理装置であって、
前記ベルジャーは、基材と、その内壁に溶射により形成された膜厚５０μｍ以上で絶縁破壊耐圧が４ｋＶ以上の周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜とを具備することを特徴とする処理装置が提供される。
【００１６】
このように上記本発明の第２の観点においては、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜をベルジャーの内壁に溶射により形成するが、このような膜は耐食性が高いので、プラズマやクリーニングガスによって腐食され難く、したがってＩＣＰ−ＣＶＤ等のベルジャーを用いたプラズマＣＶＤ方式を採用しつつ、ベルジャーの腐食の問題が生じ難い処理装置が実現される。
【００１７】
上記本発明の第２の観点の処理装置は、プラズマにより被処理基板にＣＶＤ処理するものとすることができる。
【００１８】
本発明の第３の観点によれば、被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられた上部電極と、
前記チャンバー内に前記上部電極と対向して設けられ、被処理基板を載置する下部電極と、
前記上部電極および下部電極の間に高周波電界を形成するための高周波電源と、
前記チャンバー内に処理ガスを供給するガス供給手段と
前記チャンバー内を排気する排気手段と
を具備し、前記高周波電界によりプラズマを形成して処理を行う処理装置であって、
前記チャンバーの内壁およびチャンバー内に配置された部材の少なくとも一部が溶射により形成された膜厚５０μｍ以上で絶縁破壊耐圧が４ｋＶ以上の周期律表第３ａ族元素化合物を含む溶射膜でコーティングされていることを特徴とする処理装置が提供される。
【００１９】
本発明の第４の観点によれば、被処理基板をプラズマ処理する処理装置に用いられる耐食性部材であって、基材と、その上に溶射により形成された膜厚５０μｍ以上で絶縁破壊耐圧が４ｋＶ以上の周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜とを具備することを特徴とする耐食性部材が提供される。
【００２０】
このように上記本発明の第４の観点においては、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜を溶射により基材上に形成するので、腐食の問題が生じ難い耐食性部材が実現される。
【００２１】
本発明の第５の観点によれば、被処理基板をプラズマ処理する処理装置に用いられる耐食性部材の製造方法であって、
基材を準備し、その上に膜厚５０μｍ以上で絶縁破壊耐圧が４ｋＶ以上の周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜を溶射により形成することを特徴とする耐食性部材の製造方法が提供される。
【００２２】
上記いずれの発明においても、前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜としては、周期律表第３ａ族元素化合物単独であっても他の物質と複合されていてもよく、単独の場合にはＹ２Ｏ３から実質的になるものとすることができる。また、他の物質と複合されたものとしては周期律表第３ａ族元素化合物とＡｌ２Ｏ３とから実質的になるものとすることができる。このような膜としてはＹ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とから実質的になるものが例示され、この場合にはＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比を０．５以上とすることが好ましい。また、Ｙ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とから実質的になるものとしては、イットリウム・アルミニウム・ガーネットを含むものを挙げることができる。さらに、前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜としては、プラズマによる削れ量がＡｌ２Ｏ３部材の削れ量よりも小さいものが好ましい。さらに、前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜の厚さは５０μｍ以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、その処理容器内で被処理基板のプラズマ処理を行う処理装置において、処理容器の内壁に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜を溶射により形成するが、このような膜は耐食性が高いので、プラズマ処理を行っても腐食され難い処理装置を提供することができる。また、本発明の処理装置をベルジャーを用いた処理装置に適用する場合には、ベルジャー内壁に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜を溶射により形成することにより、ベルジャーの腐食の問題が生じ難い処理装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図である。このＣＶＤ成膜装置はＴｉＮ薄膜を成膜するものであり、略円筒状のチャンバー１１と、チャンバー１１の上方にチャンバー１１に連続して設けられた略円筒状のベルジャー１２とを有しており、ベルジャー１２は、チャンバー１１よりも小径となっている。チャンバー１１は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。ベルジャー１２は、例えばセラミックス材料からなる基材１３と、その内壁に形成された周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４とで構成されている。
【００２５】
周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４としては、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｄｙ等の酸化物、フッ化物等を含むものを挙げることができる。このような酸化物、フッ化物等としてはＹ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、ＳｃＦ３、ＹＦ３等が例示される。周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４に含まれる第３ａ族元素は単独であっても複数であってもよい。周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４は、周期律表第３ａ族元素化合物のみ、例えばＹ２Ｏ３のみで構成されていてもよく、他の物質と複合されていてもよい。他の物質と複合されたものとしては、周期律表第３ａ族元素化合物とＡｌ２Ｏ３とから実質的になるものが挙げられる。このような膜としてはＹ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とから実質的になるものが例示され、この場合にはＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比を０．５以上とすることが好ましい。また、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比は２．５以下が好ましい。より耐食性を良好にする観点からは、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）組成（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）であるＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比で０．７５の組成が好ましい。また、必ずしもＹＡＧが晶出している必要はないが、耐食性が特に優れたＹＡＧ結晶を含むことが一層好ましい。また、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４としては、実施的にＹ２Ｏ３からなる膜であっても高い耐食性を得ることができる。周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４は、溶射膜であっても焼結膜であってもよい。これらの中では比較的厚い膜を簡単に形成することができることから、溶射膜が好ましい。溶射膜でＡｌ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３膜を形成する場合には、Ａｌ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３の混合物を溶射してもよいし、ＹＡＧ等の上記組成範囲内の複合酸化物の状態で溶射してもよい。周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４としてＹＡＧの結晶を含む膜を確実に形成するためには焼結膜であることが好ましい。基材１３を構成するセラミックスとしては、Ａｌ２Ｏ３、石英やシリカガラス等のＳｉＯ２、ＡｌＮが例示される。なお、ここではチャンバー１１の内壁にはこのような膜を設けてはいないが、チャンバー１１の内壁にもこのような膜を形成してもよい。
【００２６】
チャンバー１１内の底部にはセラミックなどの絶縁板１５および支持台１６を介して、被処理体である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを載置するための略円柱状のサセプタ１７が設けられている。
【００２７】
前記支持台１６の内部には、冷媒室１８が設けられており、この冷媒室１８には冷媒が冷媒導入管１９を介して導入され排出管２０から排出されて循環し、その冷熱が前記サセプタ１７を介してウエハＷに伝熱される。また、サセプタ１７には発熱体２１が埋め込まれており、この発熱体２１は電源２２から給電されることによりウエハＷを所定の温度に加熱する。電源２２にはコントローラー２３が接続されている。そして、冷媒の冷熱および発熱体２１の熱によりウエハＷの温度が制御される。
【００２８】
前記サセプタ１７は、その上にウエハＷと略同形の静電チャック２４が設けられている。静電チャック２４は、絶縁材２５の間に電極２６が介在されており、電極２６に接続された直流電源２７から直流電圧が印加されることにより、クーロン力等によってウエハＷを静電吸着する。
【００２９】
ベルジャー１２の上部には、アルミニウム、アルマイトニッケル合金等の金属材料、または、セラミックス材料で構成され、その外周面に前述したベルジャー１２の内壁と同様に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４が形成されたシャワーヘッド３０が設けられている。このシャワーヘッド３０には下方へガスを吐出するための多数のガス吐出孔３０ａ、３０ｂおよび３０ｃが形成されている。そして、シャワーヘッド３０にはガス供給機構４０の配管５５、５６および５７が接続されている。すなわち後述するようにガス吐出孔３０ａにはＡｒガスを供給する配管５６が接続されており、ガス吐出孔３０ｂにはＮＨ３ガスを供給する配管５５が接続されており、ガス吐出孔３０ｃにはＴｉＣｌ４ガスおよびＡｒガス、または、ＣｌＦ３ガスを供給する配管５７が接続されていて、シャワーヘッド３０を介してベルジャー１２内へ所定のガスが導入されるようになっている。このようにシャワーヘッド３０はマトリックスタイプであり、成膜ガスであるＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３ガスが異なる吐出孔から吐出され、吐出後に混合されるポストミックス方式が採用される。なお、ここではシャワーヘッド３０の外周面に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４を形成することによりシャワーヘッド３０外周面の耐食性を高めた場合を示したが、シャワーヘッド３０の外周面に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４を形成することは必須ではない。
【００３０】
ガス供給機構４０は、クリーニングガスであるＣｌＦ３を供給するＣｌＦ３供給源４１、成膜ガスであるＴｉＣｌ４を供給するＴｉＣｌ４供給源４２、キャリアガスとして用いられるＡｒを供給する第１のＡｒ供給源４３、プラズマガスとして用いられるＡｒを供給する第２のＡｒ供給源４４、成膜ガスであるＮＨ３を供給するＮＨ３供給源４５を有している。そして、ＣｌＦ３供給源４１にはガスライン４６が、ＴｉＣｌ４供給源４２にはガスライン４７が、第１のＡｒ供給源４３にはガスライン４８が、第２のＡｒ供給源４４にはガスライン４９が、ＮＨ３供給源４５にはガスライン５０がそれぞれ接続されている。そして、各ガスラインにはバルブ５１、マスフローコントローラ５２およびバルブ５３が設けられている。
【００３１】
ＴｉＣｌ４供給源４２から延びるガスライン４７は、バルブ５１、マスフローコントローラ５２およびバルブ５３を介して配管５７に通じており、この配管５７には第１のＡｒ供給源４３から延びるガスライン４８が合流しており、ガスライン４７および配管５７を通ってＡｒガスにキャリアされたＴｉＣｌ４ガスがシャワーヘッド３０に至り、ガス吐出孔３０ｃからベルジャー１２内へ導入可能となっている。また、ＣｌＦ３供給源４１から延びるガスライン４６は配管５７に合流しており、ガスライン４６に設けられたバルブ５１および５３を開けることにより、クリーニングガスであるＣｌＦ３がガスライン４６および配管５７を通ってシャワーヘッド３０に至り、ガス吐出孔３０ｃからベルジャー１２内へ導入可能となっている。第２のＡｒ供給源４４から延びるガスライン４９は配管５６に通じており、第２のＡｒ供給源４４からのＡｒガスはガスライン４９および配管５６を通ってシャワーヘッド３０に至り、ガス吐出孔３０ａからベルジャー１２内へ導入可能となっている。ＮＨ３供給源４５から延びるガスライン５０は配管５５に通じており、ＮＨ３供給源４５からのＮＨ３ガスはガスライン５０および配管５５を通ってシャワーヘッド３０に至り、ガス吐出孔３０ｂからベルジャー１２内へ導入可能となっている。なお、前記ＮＨ３の代わりにモノメチルヒドラジン（ＭＭＨ）を用いてもよい。
【００３２】
チャンバー１１の底壁には、排気管６１が接続されており、この排気管６１には真空ポンプを含む排気装置６２が接続されている。そして排気装置６２を作動させることによりチャンバー１１およびベルジャー１２内を所定の真空度まで減圧することができる。
【００３３】
また、チャンバー１１の側壁にはゲートバルブ６３が設けられており、このゲートバルブ６３を開にした状態でウエハＷが隣接するロードロック室（図示せず）との間で搬送されるようになっている。
【００３４】
ベルジャー１２の周囲にはアンテナ部材としてのコイル６５が巻回されており、コイル６５には高周波電源６６が接続されている。高周波電源６６は例えば１３．５６ＭＨｚの周波数を有している。そして、高周波電源６６からコイル６５に高周波電力を供給することにより、ベルジャー１２内に誘導電磁界が形成されるようになっている。コイル６５は、ジャケット８４により覆われており、このジャケット８４内に冷媒供給装置８３からの冷媒を冷媒導入管８１を介して導入し、排出管８２から排出して循環することによりコイル６５を冷却することが可能である。
【００３５】
このように構成される装置においては、ゲートバルブ６３を開にして、チャンバー１１内にウエハＷを装入し、サセプタ１７に設けられた静電チャック２４上にウエハＷを載置する。その後、ゲートバルブ６３を閉じ、排気装置６２によりチャンバー１１およびベルジャー１２内を排気して所定の減圧状態にし、引き続き、第２のＡｒ供給源４４からベルジャー１２内にＡｒガスを導入しつつ、高周波電源６６からコイル６５に高周波電力を供給してベルジャー１２内に誘導電磁界を形成する。この高周波電界によりプラズマが生成されるとともに、電極２６に直流電源２７から直流電圧を印加することによりウエハＷが静電チャック２４に吸着される。
【００３６】
その後、ＮＨ３供給源４５およびＴｉＣｌ４供給源４２から、それぞれＮＨ３ガスおよびＴｉＣｌ４ガスを所定の流量でベルジャー１２内へ導入し、これらをプラズマ化させてチャンバー１１内に導き、このプラズマによりウエハＷ上にＴｉＮ薄膜が成膜される。この際のＴｉＮ薄膜の成膜は、発熱体２１への出力および冷媒の流量を制御して３００〜４５０℃程度の温度で行う。
【００３７】
成膜後、チャンバー１１からウエハＷが搬出され、ベルジャー１２およびチャンバー１１内にクリーニングガスであるＣｌＦ３ガスが導入されてベルジャー１２およびチャンバー１１内がクリーニングされる。
【００３８】
以上の処理においては、ベルジャー１２内に生成されるプラズマによりベルジャー１２の内壁がアタックされ、クリーニング時には腐食性ガスであるＣｌＦ３ガスに曝される。このような環境下では、従来の石英やＡｌ２Ｏ３製のベルジャーでは、耐腐食性が十分ではなく、寿命が短いという欠点があったが、本実施形態では、ベルジャー１２の内壁を上記構成の耐食性の高い周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４で形成しているので、プラズマやクリーニングガスが接触しても腐食し難くベルジャーの寿命を長くすることができる。さらに、基材１３の材料はセラミックスに限らず、硬質プラスチック（エンジニアリングプラスチック）であってもよい。また、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４は通常絶縁膜であるから、基材１３の材料としてアルミニウム等の金属もしくはステンレス鋼等の合金を用いることも可能である。また、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４として溶射膜を用いる場合には、溶射膜は焼結品に比較して低コストであり、膜形成が短時間に行えるといった大きな利点がある。なお、上述のように、チャンバー１１の内壁にも周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜を形成することができ、チャンバー１１の内壁にこのような膜を形成することによりチャンバー１１の耐食性をも向上させることができる。
【００３９】
次に、このような膜の耐食性を確認した実験結果について説明する。
ここでは、平行平板型プラズマエッチング装置を用い、１３．５６ＭＨｚで１３００Ｗの高周波電力を印加し、チャンバー内圧力：１３３．３Ｐａ（１０００ｍＴｏｒｒ）、ガス流量比ＣＦ４：Ａｒ：Ｏ２＝９５：９５０：１０（トータル流量１．０５５Ｌ／ｍｉｎ（１０５５ｓｃｃｍ））として２０時間プラズマを照射した。
【００４０】
本発明例のサンプルとしては、２０×２０×２ｍｍのアルミニウム基材にＡｌ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３からなる溶射膜、ならびに、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＳｃＦ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３およびＤｙ２Ｏ３の溶射膜を、それぞれ２００μｍの厚さで形成し、表面を研磨したものを用いた。Ａｌ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３からなる溶射膜としては、具体的には重量比でＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３＝０．５として溶射したもの、および純度９９．９％のＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２；重量比でＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３＝０．７５）を溶射したものを用いた。図２の（ａ）に示すように、このようなサンプルの中央部１０ｍｍ角を残して外周部をポリイミドフィルムマスキングしてプラズマを照射した。そして、耐プラズマ性をプラズマによる削れ量で評価した。削れ量は、表面粗さ計を用いて、図２の（ｂ）に示すように深さで評価した。比較のため、他の材料のサンプルも同様に耐食性を評価した。その結果を表１に示す。表１の削れ量は、アルミナの削れ量を１として規格化して示す。
【００４１】
【表１】
2007291528.tif 000003
【００４２】
この表に示すように、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は、他の材料よりもプラズマに対する耐食性が著しく高いことが確認された。また、このような膜のうち、Ａｌ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３からなる溶射膜は、ＹＡＧ組成とすることにより特に高い耐食性を示した。
【００４３】
次に、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３の重量比をそれぞれ０．４３、０．６６、１．５０とし、これら混合粉をアルミニウム基材に溶射して溶射膜を形成した。これらのＸ線回折パターンを図３、４、５に示す。これらの図に示すように、いずれの溶射膜もＡｌ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３の結晶に対応する回折ピークが主体であったが、ＹＡｌＯ３やＹ４Ａｌ２Ｏ９といった複合酸化物の回折ピークも確認された。これら複合酸化物の生成率は、図６に示すように、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３の重量比が増加するに従って増加することがわかる。
【００４４】
これらサンプルについて、前述と同様にしてプラズマによる耐食性試験を実施した。削れ量の評価は、上記１０ｍｍ角の部分のうちのエッジ部分を除く中央部分の深さを計測することにより行った。その結果を図７に示す。この図から、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３の重量比が０．５以上で耐食性が良好になることがわかる。上述したようにＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３の重量比が増加するに従って、複合酸化物の生成率が増加していることから、複合酸化物が耐食性に寄与している可能性がある。
【００４５】
一方、最初の試験において耐食性を評価したＹＡＧの溶射膜は、Ｘ線回折パターンが図８に示すようにほぼ非晶質であった。このことから、ＹＡＧ組成は非晶質でも高い耐食性が得られることがわかる。
【００４６】
次に、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜の厚さと、耐絶縁性および耐電圧性との関係について説明する。アルミニウムからなる基材に膜厚５０〜３５０μｍのＹＡＧ組成の溶射膜を形成し、直流電圧を印加してそれぞれの膜厚における絶縁破壊電圧の大きさを測定した。結果を図９に示す。図９より、膜厚５０μｍ以上とすることにより、十分に高い絶縁破壊電圧を得られることが確認された。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は本発明の第２の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図である。本実施形態ではベルジャーおよびシャワーヘッドの構造が第１の実施形態と異なっているが、他は実質的に同じであるから、図１０中図１と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００４８】
この装置では、チャンバー１１の上方に設けられたベルジャー１２’は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ等のセラミックス材料からなっている。また、ベルジャー１２’の上部に設けられ、アルミニウム、アルマイトニッケル合金等の金属材料、または、セラミックス材料で構成されたシャワーヘッド７０には、下方へガスを吐出するためのガス吐出孔７０ａ，７０ｂ，７０ｃが形成されている。そして、シャワーヘッド７０にはガス供給機構４０の配管が接続されており、後述するようにガス吐出孔７０ａにはＡｒガスを供給する配管５６が接続されており、ガス吐出孔７０ｂにはＮＨ３ガスを供給する配管５５が接続されており、ガス吐出孔７０ｃにはＡｒガスにキャリアされたＴｉＣｌ４ガスまたはクリーニングガスであるＣｌＦ３を供給する配管５７が接続されている。ガス吐出孔７０ｂおよび７０ｃには、それぞれチャンバー１１の上部まで延びるガス吐出部材７１および７２が接続されており、ガス吐出部材７１の内部にはガス吐出孔７１ａが、ガス吐出部材７２の内部にはガス吐出孔７２ａが形成されている。
【００４９】
このように構成されるＣＶＤ成膜装置においては、第１の実施形態と同様にウエハＷをチャンバー１１内に搬入した後、Ａｒガスをプラズマ生成ガスとして用いてシャワーヘッド７０のガス吐出孔７０ａを介してベルジャー１２’内に導入し、コイル６５に高周波電源６６から高周波電力を供給することによりベルジャー１２’内に形成された誘導電磁界によりＡｒガスのプラズマが発生する。一方、成膜ガスであるＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３ガスは、それぞれガス吐出部材７１および７２を介して直接にチャンバー１１に導入され、ベルジャー１２’からチャンバー１１に拡散したＡｒガスのプラズマにより励起されてチャンバー１１内でプラズマ化する。これによりウエハＷの表面で反応が生じてウエハＷ上にＴｉＮ薄膜が成膜される。
【００５０】
この実施形態においても、成膜後、チャンバー１１からウエハＷが搬出され、ベルジャー１２’およびチャンバー１１内にクリーニングガスであるＣｌＦ３ガスが導入されてベルジャー１２’およびチャンバー１１内がクリーニングされる。
【００５１】
ベルジャーの上方から成膜ガスを導入するタイプのＣＶＤ成膜装置は、ベルジャー内壁に付着物が付着しやすく、ＴｉＮ膜を成膜する場合には導電性膜が付着してプラズマが減衰し、成膜が困難になる場合が生じるが、本実施形態においては、ベルジャー１２’にはプラズマ生成用のＡｒガスのみ供給し、成膜ガスであるＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３ガスはガス吐出部材７１および７２を介してチャンバー１１内に直接供給されるので、成膜ガスはベルジャー１２’の内壁にほとんど到達せず、ベルジャー１２’の内壁には成膜ガスに起因する付着物がほとんど付着しない。したがって、従来のように成膜ガスによってベルジャー内壁に導電性膜が付着してプラズマが減衰し、成膜が困難になるといった不都合が生じない。
【００５２】
次に本発明の第３の実施形態について説明する。図１１は本発明の第３の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図である。本実施形態の装置は第１の実施形態と同様、例えばセラミックス材料からなる基材１３と、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４とからなるベルジャー１２を有しており、シャワーヘッド７０の外周面も周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４で構成されているが、他は第２の実施形態と略同様に構成されている。
【００５３】
したがって、第３の実施形態によれば、ベルジャー１２の内壁を周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４で構成しているので、プラズマやクリーニングガスが接触しても腐食し難くベルジャーの寿命を長くすることができるとともに、ベルジャー１２内壁には成膜ガスに起因する付着物がほとんど付着しないので、従来のように成膜ガスによってベルジャー内壁に導電性膜が付着してプラズマが減衰し、成膜が困難になるといった不都合が生じない。また、シャワーヘッド７０の側壁も周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４で構成しているのでシャワーヘッド７０の耐食性も高められている。
【００５４】
なお、第２および第３の実施形態においても、チャンバー１１の内壁に上記の膜を形成することができ、チャンバー１１の内壁にこのような膜を形成することによりチャンバー１１の耐食性をも向上させることができる。
【００５５】
また、上記第２および第３の実施形態において、成膜ガスをチャンバーに導入するために複数のガス吐出部材を用いたが、これに限らず、図１２のように１本のガス導入部材９１によりベルジャーの上部からチャンバーの上部へ成膜ガスを導き、その下端に連続するらせん状のガス吐出部９２の下面に形成された多数のガス吐出孔から成膜ガスを供給するようにしてもよいし、図１３に示すように、１本のガス導入部材９３によりベルジャーの上部からチャンバーの上部へ成膜ガスを導き、その下端から分岐した複数のガス吐出部９４の下面に形成された多数のガス吐出孔から成膜ガスを供給するようにしてもよい。また、２種類の成膜ガスを別個に導入するようにしたが、一緒に導入するようにしてもよい。
【００５６】
次に本発明の第４の実施形態について説明する。図１４は本発明の第４の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図であり、図１５は本実施形態におけるシャワーヘッドの斜視図、図１６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はシャワーヘッドの断面図である。本実施形態の装置では、シャワーヘッドの構造およびその位置が第１の実施例と異なっているが、他は実質的に同じであるから、図１４中図１と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図１４に示すように、このＣＶＤ成膜装置においては、ベルジャー１２’’およびチャンバー１１内にガス供給するシャワーヘッド１００が、ベルジャー１２’’とチャンバー１１との間に配置されている。また、ベルジャー１２’’の上部には、内壁が周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４で構成された蓋体８５が設けられている。なお、膜１４が絶縁性であれば蓋体８５は導体で構成してもよい。
【００５８】
図１５および図１６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すように、シャワーヘッド１００は、円環状の形状を有しており、いずれもアルミニウム、アルマイトニッケル合金等の金属材料、または、セラミックス材料で構成された、上側部材１００ｂと、中央部材１００ａと、下側部材１００ｃとが重なり合った三層構造となっている。中央部材１００ａの外周側には、ガス供給機構４０の配管５６が接続され、Ａｒガスが導入されるガス導入孔１０１ａと、ガス供給機構４０の配管５５が接続され、ＮＨ３ガスが導入されるガス導入孔１０１ｂと、ガス供給機構４０の配管５７が接続され、ＴｉＣｌ４ガスまたはＣｌＦ３ガスが導入されるガス導入孔１０１ｃとが設けられている。また、中央部材１００ａの内周側の全周にわたって、Ａｒガスを吐出するガス吐出孔１０５ａと、ＮＨ３ガスを吐出するガス吐出孔１０５ｂと、ＴｉＣｌ４ガスまたはＣｌＦ３ガスを吐出するガス吐出孔１０５ｃとのそれぞれ複数が、所定のパターンを繰り返すように設けられている。
【００５９】
ガス導入孔１０１ａは、中央部材１００ａに設けられた環状の流路１０２ａを介してガス吐出孔１０５ａと連通しており、ガス導入孔１０１ｂは、上側部材１００ｂに設けられた環状の流路１０２ｂを介してガス吐出孔１０５ｂと連通しており、ガス導入孔１０１ｃは、下側部材１００ｃに設けられた環状の流路１０２ｃを介してガス吐出孔１０５ｃと連通している。このようにシャワーヘッド１００はマトリックスタイプであり、Ａｒガス、ＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３ガスが異なる吐出孔から吐出され、成膜ガスであるＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３ガスが吐出後に混合されるポストミックス方式が採用される。また、このシャワーヘッド１００においては、１つおきに配置されたガス吐出孔１０５ａの間に交互にガス吐出孔１０５ｂまたはガス吐出孔１０５ｃが配置されているので、ベルジャー１２’’およびチャンバー１１内に均一にガス吐出することができる。
【００６０】
このように、第４の実施形態によれば、ベルジャー１２’’とチャンバー１１との間にシャワーヘッド１００を設けたので、ベルジャーの上方から成膜ガスを導入する場合に問題となるベルジャー１２’’内壁への付着物の付着はほとんど生じない。かつ、ベルジャー１２’’の上部に内壁を周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４で構成した蓋体８５を設けたので、ベルジャー１２’’の内壁全体を周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４で構成することができ、これによりベルジャー１２’’の内壁全体を腐食し難くしてベルジャーの寿命を極めて長くすることができる。
【００６１】
なお、本実施形態におけるシャワーヘッド１００において、ガス吐出孔１０５ａ、ガス吐出孔１０５ｂおよびガス吐出孔１０５ｃを配列するパターンは図１５に示したものに限られるものではなく、均一にガス吐出することができることを条件に、変更することが可能である。また、ガス吐出孔１０５ａ、ガス吐出孔１０５ｂおよびガス吐出孔１０５ｃを一列に配列することは必須ではなく、例えば、図１７に示すシャワーヘッド１００’のように、中央部材１００ａ’にＡｒガスを吐出するガス吐出孔１０５ａを設け、上側部材１００ｂ’にＮＨ３ガスを吐出するガス吐出孔１０５ｂを設け、下側部材１００ｃ’にＴｉＣｌ４ガスまたはＣｌＦ３ガスを吐出するガス吐出孔１０５ｃを設けた三段の配列としてもかまわない。この場合にも、ガス吐出孔１０５ａ、ガス吐出孔１０５ｂおよびガス吐出孔１０５ｃを配列するパターンは変更してもよい。さらに、シャワーヘッド１００の表面に、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜を形成してもよい。
【００６２】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１８は本発明の第５の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図である。本実施形態の装置では、ベルジャーの構造等の一部が第４の実施例と異なっているが、他は実質的に同じであるから、図１８中図１４と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図１８に示すように、このＣＶＤ成膜装置においては、例えばセラミックス材料からなる基材１２１と、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１２２とからなるベルジャー１２０が半球状に形成されており、この半球状のベルジャー１２０の外周にアンテナ部材としてのコイル１２３が巻回され、コイル１２３には高周波電源１２４が接続されている。また、サセプタ１７には交流電源２９が接続されており、サセプタ１７に所定の電力を印加しながらプラズマ処理を行うことができるように構成されている。ただし、交流電源２９は必須の構成ではなく、省略することが可能である。チャンバー１１の底壁には排気管６１が設けられている。
【００６４】
本実施形態によれば、ベルジャー１２０の壁面を表面積／体積の比が小さい球面とすることにより、腐食されたり付着物が付着するベルジャー１２内壁の面積を最小限とすることができ、これに加えてベルジャー１２０内壁の全面を周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１２２で構成することとにより、ベルジャー１２０の腐食を一層効果的に防止し、ベルジャー１２０の寿命を極めて長くすることができる。
【００６５】
なお、本実施形態におけるベルジャーの形状は図１８に示した半球状のものに限られるものではなく、例えば図１９に示すＣＶＤ成膜装置におけるベルジャー１２０’のように、円筒状の下部１２０’ａの上方に球面部１２０’ｂが接続されたドーム状に構成してもよい。この場合に、球面部１２０’ｂの形状は半球に限られず、必要に応じて、球の部分的な形状とすることができる。
【００６６】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図２０は本発明の第６の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図である。本実施形態の装置では、ベルジャーおよびアンテナの構造が異なる点で第５の実施例と異なるが他は実質的に同じであるから、図２０中図１８と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００６７】
図２０に示すように、このＣＶＤ成膜装置におけるベルジャー１３０は、断面コの字型の有蓋円筒状の形状を有し、ベルジャー１３０の側壁および天壁は基材１３２とその内壁を構成する周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１３１から構成されている。このベルジャー１３０の外周にはアンテナ部材としてのコイル１３３が巻回されており、コイル１３３には高周波電源１３４が接続されている。また、ベルジャー１３０の天壁上方には同じくアンテナ部材としての渦巻き状コイル１３５が配置されており、渦巻き状コイル１３５には高周波電源１３６が接続されている。
【００６８】
このＣＶＤ成膜装置においては、ベルジャー１３０のシャワーヘッド１００上部からの高さＨは０．６５〜１０ｃｍとすることが好ましい。また、ベルジャー１３０のウエハＷ上面からの高さｈは３．８〜３０ｃｍとすることが好ましい。より好ましいＨの範囲は０．６５〜５ｃｍ、ｈの範囲は３．８〜２０ｃｍである。
【００６９】
上記のように構成されたＣＶＤ成膜装置においては、コイル１３３および渦巻き状コイル１３５に高周波電力を供給することによりベルジャー１３０内に誘導電磁界を形成し、この高周波電界によりプラズマを生成し、上記の実施形態と同様にしてＣＶＤ成膜を行うことができる。このように、第１から第５の実施形態とは誘導電界を形成する手法の異なる本実施形態のＣＶＤ成膜装置においても、ベルジャー１３０の内壁に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１３１を形成することにより、プラズマやクリーニングガスが接触してもベルジャー１３０を腐食し難くすることができ、ベルジャー１３０の寿命を長くすることができる。
【００７０】
なお、以上の実施形態ではＣＶＤ成膜装置としてＴｉＮ薄膜形成用のものについて示したが、これに限らず他の膜を形成するものであってもよい。特に、Ｔｉ含有材料またはＳｉ含有材料を成膜する際には塩素含有ガスを原料ガスとして用いるので、本発明はこれらの材料を成膜する装置に対して有効である。このような材料としては、ＴｉＮの他、Ｔｉ、ＴｉＳｉＮや、近時、低誘電率の層間絶縁膜として用いられているＳｉＯＦ等のｌｏｗｋ材料、さらにはＣｕのバリアやエッチングストップとして用いられているＳｉＮが挙げられる。また、Ｔａ含有材料を成膜するものであってもよい。Ｔａ含有材料としてはバリア膜として用いられているＴａ、ＴａＮ、キャパシターの絶縁膜として用いられているＴａ２Ｏ５が挙げられる。さらに、Ｔａ２Ｏ５と同様にキャパシターの絶縁膜として用いられるＢＳＴ、ＲｕＯ、ＺｒＯの成膜に適用することもできる。
【００７１】
次に本発明の第７の実施形態について説明する。図２１は、本発明の第７の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図である。
このＣＶＤ成膜装置１５０はＷＳｉ成膜用のものであり、アルミニウム等の金属からなるチャンバー（処理容器）１５２を有しており、このチャンバー１５２内には、ウエハＷ（被処理体）を載置するためのサセプタ１５３が設けられている。サセプタ１５３は円筒状の支持部材１５４により支持されている。ウエハＷの外側上方を覆うようにシールドリング１５５が設けられている。このシールドリング１５５は、支持部材１５４に支持されており、サセプタ１５３の裏面等、下部側への成膜を防止、および後述するハロゲンランプ１５７の熱線が上方に照射されることを防止するとともに、クリーニング時にクリーニングガスの流路を確保する機能を有している。サセプタ１５３の真下の処理室底部には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓１５６が設けられ、その下方にはハロゲンランプ１５７を収容する加熱室１５８が設けられている。ハロゲンランプ１５７から放出された熱線は、透過窓１５６を透過してサセプタ１５３の下面を照射してこれを加熱し得るようになっている。チャンバー１５２の天井部には、処理ガスや洗浄ガス等を導入するためのシャワーヘッド１５９が設けられている。このシャワーヘッド１５９の下面には多数のガス吐出孔１６０が形成されており、その上面にはガス導入管１６１が接続されている。そして、このガス導入管１６１には、例えばそれぞれＷＦ６ガスおよびＳｉＨ２Ｃｌ２ガスを供給する処理ガス源１６２，１６３が接続されており、さらに、ＣｌＦ３ガス等のハロゲン含有洗浄ガスを供給する洗浄ガス源１６４が接続されている。また、チャンバー１５２の底部近傍には排気口１６５が設けられており、図示しない真空ポンプによりこの排気口１６５を介してチャンバー１５２内が排気され、その中が、例えば０．７Ｔｏｒｒの真空度に維持し得るようになっている。
【００７２】
このＣＶＤ成膜装置１５０において、チャンバー１５２の内壁を周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１５２ａで構成することができる。このようにすることで、チャンバー１５２のＣｌＦ３ガス等のハロゲン含有ガスに対する耐食性を高くすることができ、処理ガスによる成膜処理の後、ＣｌＦ３ガスからなる洗浄ガスに切り換えて洗浄ガスをチャンバー１５２内に導入し、チャンバー１５２内をｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングする際に、チャンバー１５２をエッチングされ難くすることができる。
【００７３】
また、サセプタ１５３、支持部材１５４、シールドリング１５５、シャワーヘッド１５９として、それぞれの基材上に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１５３ａ、１５４ａ、１５５ａ、１５９ａを形成した構成とすることができる。これにより、これらの部材のＣｌＦ３ガス等のハロゲン含有ガスに対する耐食性を高くすることができ、クリーニングの際にこれらの部材をエッチングされ難くすることができる。
【００７４】
次に本発明の第８の実施形態について説明する。図２２は、本発明の第８の実施形態に係るプラズマエッチング処理装置を示す断面図である。このプラズマエッチング処理装置２００は、電極板が上下平行に対向し、一方にプラズマ形成用電源が接続された容量型平行平板エッチング装置として構成されている。
【００７５】
このプラズマエッチング処理装置２００は、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなり円筒状をなすチャンバー２０２を有しており、このチャンバー２０２内の底部には、ウエハＷを載置するための略円柱状のサセプタ２０３が設けられている。サセプタ２０３内には図示しない冷媒体流路が設けられており、そこを通流する液体窒素等の冷媒により前記サセプタ２０３を介してウエハＷが冷却される。このサセプタ２０３は下部電極として機能する。
【００７６】
前記サセプタ２０３は、その上中央部が凸状の円板状に成形され、その上にウハＷと略同形の静電チャック２０４が設けられている。静電チャック２０４は、絶縁材の間に電極２０５が介在されており、電極２０５に直流電源２０６から例えば１．５ｋＶの直流電圧が印加されることにより、例えばクーロン力によってウエハＷを静電吸着する。前記サセプタ２０３の上端周縁部には、静電チャック２０４上に載置されたウエハＷを囲むように、環状のフォーカスリング２０７が配置されている。このフォーカスリング２０７によりエッチングの均一性が向上される。サセプタ２０３は、昇降機構２０８により昇降可能となっており、サセプタ２０３の下方中央の駆動部分は大気雰囲気となっており、その部分はベローズ２０９で覆われ、真空部分と大気部分が分離されている。
【００７７】
前記サセプタ２０３上方には、このサセプタ２０３と平行に対向して上部電極２１０が設けられている。この上部電極２１０は、絶縁材２１５を介して、チャンバー２０２の上部に支持されており、サセプタ２０３との対向面を構成するとともに多数のガス吐出孔２１２を有する電極板２１１と、この電極板２１１を支持し例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムからなる電極支持体２１３とによって構成されている。電極板２１１の下面外周部にはシールドリング２２０が設けられている。前記電極支持体２１３にはガス導入口２１６が設けられ、このガス導入口２１６には、ガス導入管２１７が接続されている。そして、このガス導入管２１７には、エッチングガスとして例えばＣＦ４ガス等のハロゲン含有ガスを導入するための処理ガス源２１８と、エッチングガスとしてＯ２ガス等の他のガスを導入するための処理ガス源２１９とが接続されており、これら処理ガスがガス導入管２１７、ガス導入口２１６を経て電極支持体２１３の内部に至り、電極板２１１のガス吐出孔２１２からチャンバー２０２内に吐出される。チャンバー２０２の底部近傍には排気口２２１が設けられており、図示しない真空ポンプによりこの排気口２２１を介してチャンバー２０２内が排気され、その中が所定の真空状態に維持し得るようになっている。またチャンバー２０２の内周面にはエッチングの際の副生成物がチャンバー２０２の内壁に付着することを防止するためのデポシールド２２２が着脱自在に設けられている。さらにチャンバー２０２の側壁にはゲートバルブ２２３が設けられており、このゲートバルブ２２３を開にした状態でウエハＷの搬入出が行われる。
【００７８】
上部電極２１０には、整合器２２４を介してプラズマ形成用の第１の高周波電源２２５が接続されている。この第１の高周波電源２２５から上部電極２１０に例えば６０ＭＨｚの高周波電力を印加することによりチャンバー２０２内にプラズマを形成する。下部電極としてのサセプタ２０３には、イオン引き込み用の第２の高周波電源２２７が接続されており、その給電線には整合器２２６が介在されている。この第２の高周波電源２２７からサセプタ２０３に例えば２ＭＨｚの高周波電力を印加することによりエッチングの際にウエハＷにイオンを引き込む。
【００７９】
このプラズマエッチング装置２００において、チャンバー２０２の内壁、すなわちデポシールド２２２の内壁を周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜２２２ａで構成することができる。また、チャンバー２０２内に配置された部材である、サセプタ２０３、フォーカスリング２０７、上部電極２１０の電極板２１１、シールドリング２２０として、それぞれの基材上に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜２０３ａ、２０７ａ、２１１ａ、２２０ａを形成した構成とすることができる。
【００８０】
このようなプラズマエッチング装置２００においては、ウエハＷをチャンバー２０２内に搬入し、チャンバー２０２を所定の真空度に維持し、ウエハＷを静電チャック２０４に吸着させた状態でエッチングのための処理ガスを導入しつつ、上部電極２１０に高周波電力を印加してチャンバー２０２内にプラズマを形成し、ウエハＷ上の所定の膜にエッチング処理を施すが、チャンバー２０２の内壁を周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜２２２ａで構成することにより処理ガスとして用いるハロゲン含有ガスに対するチャンバー２０２の耐食性を高めることができる。また、上記の部材をそれぞれの基材上に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜２０３ａ、２０７ａ、２１１ａ、２２０ａを形成した構成とすることにより、これらの部材のハロゲン含有ガスに対する耐食性を高めることができる。
【００８１】
次に本発明の第９の実施形態について説明する。図２３は、本発明の第９の実施形態に係るＲＴＰ装置を示す断面図である。このＲＴＰ装置は、ウエハＷに不純物をドープした後のアニール処理等に適用される。図２３において、ＲＴＰ装置２５０はチャンバー２５１を有し、このチャンバー２５１は上部チャンバー２５１ａおよび下部チャンバー２５１ｂに分離可能となっている。上部チャンバー２５１ａおよび下部チャンバー２５１ｂの間には石英窓２５２が設けられている。チャンバー２５１の上方には発熱部２５３が着脱可能に設けられている。発熱部２５３は、水冷構造のジャケット２５４と、その下面に複数配列されたタングステンランプ２５５とを有している。チャンバー２５１の下方には半導体ウエハＷを保持する水冷構造のプラテン２５６が着脱可能に設けられている。このプラテン２５６の上面にはウエハ支持ピン２５７が設けられており、ウエハＷはこのウエハ支持ピン２５７に支持される。発熱部２５３のジャケット２５４と上部チャンバー２５１ａとの間、上部チャンバー２５１ａと石英窓２５２との間、石英窓２５２と下部チャンバー２５１ｂとの間、下部チャンバー２５１ｂとプラテン２５６との間にはシール部材Ｓが介在されており、チャンバー２５１は気密状態となる。チャンバー２５１内は図示しない排気装置により減圧可能となっている。
【００８２】
このようなＲＴＰ装置においては、チャンバー２５１内にウエハＷをセットし、その中に気密な空間を形成し、排気装置により排気してその中を真空状態とする。次いで、発熱部２５３のタングステンランプ２５５をオンにすると、タングステンランプ２５５で発生した熱が石英窓２５２を通過してウエハＷに至り、ウエハＷが急速に加熱される。加熱が終了した後は、チャンバー２５１内を大気圧に戻し、発熱部２５３を退避させるとともに、プラテン２５６を下降させてウエハＷを急速に冷却する。このようにして、所望の急速加熱処理が実現される。
【００８３】
ここで、下部チャンバー２５１ｂの内壁を周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜２５１ｃで構成することができる。また、プラテン２５６として、基材上に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜２５６ａを形成した構成とすることができる。周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は耐熱性も高いので、上記のような加熱処理に対しても高い耐性を示す。
【００８４】
なお、上記実施形態では基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、これに限らず液晶表示装置（ＬＣＤ）のガラス基板であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図。
【図２】エッチングによる腐食試験のサンプルおよび評価基準を示す図。
【図３】Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比＝０．４３の際の溶射膜のＸ線回折パターンを示す図。
【図４】Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比＝０．６６の際の溶射膜のＸ線回折パターンを示す図。
【図５】Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比＝１．５０の際の溶射膜のＸ線回折パターンを示す図。
【図６】溶射膜のＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比を変化させた場合における複合酸化物の比率を示すグラフ。
【図７】溶射膜のＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比とプラズマによる削れ量との関係を示す図。
【図８】ＹＡＧを用いて溶射を行った際の溶射膜のＸ線回折パターンを示す図。
【図９】膜厚と絶縁破壊電圧との関係を示すグラフ。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図。
【図１２】ガス吐出部材の他の例を示す斜視図。
【図１３】ガス吐出部材のさらに他の例を示す斜視図。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図。
【図１５】図１４に示したＣＶＤ成膜装置のシャワーヘッドを示す斜視図。
【図１６】図１５に示したシャワーヘッドの断面図。
【図１７】シャワーヘッドの他の例を示す図。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図。
【図１９】図１８に示したＣＶＤ成膜装置の変形例を示す断面図。
【図２０】本発明の第６の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図。
【図２１】本発明の第７の実施形態に係る処理装置および耐食性部材が適用されるＣＶＤ成膜装置を示す断面図。
【図２２】本発明の第８の実施形態に係る処理装置および耐食性部材が適用されるプラズマエッチング処理装置を示す断面図。
【図２３】本発明の第９の実施形態に係る処理装置および耐食性部材が適用されるＲＴＰ装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００８６】
１１；チャンバー
１２，１２’，１２’’，１２０，１２０’，１３０；ベルジャー
１３；基材
１４；周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜
３０，７０，１００，１００’；シャワーヘッド
４０；ガス供給機構
４１；ＣｌＦ３供給源
４２；ＴｉＣｌ４供給源
４３；第１のＡｒ供給源
４４；第２のＡｒ供給源
４５；ＮＨ３供給源
７１，７２；ガス吐出部材
Ｗ；半導体ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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